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1、电子技术基于集成运放LM324的电路应用卢炜华中师范大学物理学院摘要：本设计以制作三角波发生器和滤波器为核心，采用单电源技术，并设计了加法器，比较器使得最终电路的输出为峰峰值为2V的方波。关键词：单电源集成运放方波一、系统方案论证（一）三角波发生器方案论证方案：因为要产生峰峰值为2V,频率为2K的三角波，根据现有知识，决定在基本的方波-三角波发生器电路上做改进，首先因为只能采用单电源供电，所以要求芯片4引脚接：+12V,11引脚接地，在电路中，我们通过12v电压分压6v给同相输入端，选取Vcc/2作为偏置电压的目的是为了获得最大的输出动态响应范围。
2、所以，先产生一个方波，该方波的最大值为Vcc-Uces=10V,最小值为0，然后经过一个RC积分器，通过调节参数，输出就近似为一个三角波，电路图如图对于一个开环的理想运算放大器，当同相输入端电压大所示：于反相输入端电压时，输出正无穷，反之，输出负无穷。而实际上，由于电源电压的限制，正无穷只能接近正电源，负无穷只能接近负电源。对于单电源供电的LM324，当同相端电压大于反相端时，输出接近10V；当同相端电压小于反相端时，输出接近0V。在输出端用电阻分压即可输出2Vpp的矩形波。所以方案选择上述电路。二、理论分析与计算（一）三角波发生器的分析与计算由以
3、上给出的三角波发生器电路图，设某一时刻1端口的输出电压为u0==UOH=10V,则同相输入端电位（二）加法器电路方案论证R1UUpO=H,u0通过Rt对电容正向充电，反向输入端电位RR13+加法器有同相和反相加法器，同相加法器的输出和输入Un随时间t增长而逐渐升高，当t趋于无穷时，Un趋于UOH，同相，反相加法器的输出和输入反相，由方框图可知，加法R1UU=+10U，所以但是，一旦Un=UOH时，再稍微增大，u0就从UOH变为UOL器的一端为三角波，一端为正弦波，因为ii21o1RR13+R1R1方案最后选择同相型加法电路，=0V,与此同时，Up从
4、UOH跃变UOL,则电容开始放R13+RRR13+（三）滤波器电路论证电，反向输入端电位Un随时间增长而逐渐降低，当t趋于无加法器输出为三角波和正弦波的叠加，三角波幅度2V，R1穷时，Un趋于UOL；但是一旦Un=UOL，再稍减小，u0就频率2kHz，正弦波幅度1V，频率500Hz，对三角波作傅里叶RR13+从UOL变为UOH，上述过程周而复始，根据电路分析三要素可级数展开：−T/2RR11RtCR1得，UU=+()Ue(1−1),解得TR=+2ltCn(1);可见基频幅度相对正弦波较大，若采用一阶巴特沃斯滤OHOHOH1RR13+RR13+RR1
5、3+波器，失真将会很严重。设滤波器通带频率为600Hz，阻带方波经过一个RC积分电路后就得到三角波，由电流电压关系UU−dU频率2kHz，通带纹波0.3dB，阻带衰减20dB，用MATLAB确OO21=CO1，这里T=0.5ms，经计算得，R1=R2=R3=1得，2RdtP2定所需滤波器类型和阶数如下：R00K,P2=2.4K,Rt=2.7K,C1=C2=100nf，为避免理论和实际巴特沃斯滤波器：3阶有偏差，将RP2，Rt都改为电位器。切比雪夫滤波器：3阶（二）同相加法器的分析与计算椭圆滤波器滤波器：2阶电路如图所示，基本关系式为综合考虑，方案采
6、用二阶椭圆滤波器电路。Uo=K（FR1//R2）[Ui1/R1+Ui2/R2]（四）比较器电路论证R1//R2=RF//RfKF=1+(RF/Rf)电路如图所示53理论%最小阶数，通带宽度[N,Wn]=ellipord(Wp,Ws,Rp,Rs,'s');%传输函数及零极点[B,A]=ellip(N,Rp,Rs,Wn,'s');z=roots(B);%零点p=roots(A);%极点linspace(1,8e3,1e3)*2*pi;H=freqs(B,A,W);%幅频特性根据要求，取magH=abs(H);RR1F2==0K,RR1==1Kfplot
7、(W/(2*pi),20*log10(magH));（三）滤波器的分析与计算滤波器幅频特性曲线如下图所示采用椭圆函数低通滤波节，它的结构如图所示，该滤波节提供了一对共轭复数极点和一对虚数极点。复数极点对具有实部α和虚部β，零点在ω∞处，由R5和C5组成RC节产生一个实数极点α0。图中包含作为有源元件的压控电压源(VCVS)，常称为VCVS实现。传递函数：0.1s27+×2.714910Hs()=237s+×+×6.027310s2.810310其中各元件值计算公式如下：四、电路测试及结果首先定义系数：2αω2（一）调试过程a=，b=∞，222222
8、c=+αβα+βα+β采用分级调试的方法，先调试三角波发生器、加法器、式中：α、β、ω∞为零极点坐标，其取值为正，则各椭圆
